Spelling suggestions: "subject:"anisotropi"" "subject:"anisotropic""
1 |
Deformationsstrukturer i ett duplext rostfritt stål (SAF 2507) / Deformation structures in a duplex stainless steel (SAF 2507)Ljungberg, Adam, Schmidt, Nathalie January 2014 (has links)
För att kunna förbättra processer och användning av det duplexa rostfria stålet SAF 2507 måste dess deformationsegenskaper undersökas och förklaras. Genom EBSD-analyser har deformationsstrukturer och polfgurer tagits fram för att kunna beskriva materialets beteende vid deformation. Även Taylorfaktorer, E-moduler och Poissons tal har tagits fram för att kunna undersöka materialets anisotropi. Experimenten har utförts på prov av SAF 2507 som har deformerats plastiskt till olika töjningar. Det som undersökts är odeformerat prov, prov som dragits enaxligt till 7,7 % och 24,3 % töjning, samt ett prov som är cykliskt belastat till 3 % töjning. Det undersökta stålet tillverkas genom två olika metoder, men i denna rapport har enbart det extruderade stålet undersökts. Genom att jämföra hur stålets olika mekaniska egenskaper beter sig under plastisk deformation har resultatet blivit att stålets ferritfas beter sig anisotropt med en antydan till ökande isotropi vid ökande deformation. Austenitfasen beter sig däremot isotropt och blir varken mer eller mindre isotropt vid ökande deformation. Substrukturerna i ferritfasen ökar tydligt vid ökande deformation, och ses framför allt i austenitfasen efter 24 % deformation. / In order to improve the processes and the use of the duplex stainless steel SAF 2507, its deformation properties has to be investigated and explained. Through EBSD-analysis deformation structures and pole figures have been developed to describe the behavior of the material during deformation. Also Taylor factors, Young’s modules and Poisson's ratio have been developed in order to investigate the material's anisotropy. The experiments have been performed on samples of SAF 2507 which has been plastically deformed at different strains. The strains studied are undeformed sample, samples drawn uniaxial drawn to 7.7 % and 24.3 % elongation, and one sample which is cyclically loaded to 3% elongation. The steel we have investigated is produced by two different methods, but in this report, only the extruded steel is investigated. By comparing how different mechanical properties of the steel behave during plastic deformation, the result shows that the steel’s ferrite phase behaves anisotropically with a hint of increasing isotropy when the deformation is increasing. The austenite phase behaves isotropic and does not become more or less isotropic with increasing deformation. The substructures in the ferrite phase are clearly increasing with increasing deformation, and are seen mainly in the austenite phase after 24 % deformation.
|
2 |
Värmeavgivning i ett anisotropt material : Hur påverkas värmeavgivningen från ett värmegolv om wellpapp används som isoleringsmaterial?Kjellström, David, Sågström, Amanda January 2024 (has links)
Ett experiment har genomförts på en anisotrop golvvärmeskiva i materialet wellpapp utvecklat av Flooré AB. Detta i bland annat syfte av att ta fram värmekonduktiviteten i skivans olika riktningar. Företaget har en golvvärmeskiva i expanderad polystyrenplast (EPS) sedan tidigare. Det är även av intresse att se om parametrar som framledningstemperatur och energiåtgång skiljer sig på ett gynnsamt vis mellan wellpappen och EPSen. Det vill säga om anisotropin kan vara till fördel. Mätningar har genomförts på flertalet provbitar i materialet wellpapp för att bestämma värmekonduktiviteten i wellpappens olika riktningar. Mätningarna analyserades och λ-värden vid 10 ˚C togs fram. Wellpappens värmekonduktivitet i de olika riktningar var högst i den riktning som har högre hållfasthetsvärde och lägre λ-värde gavs i de svagare riktningarna. Därefter användes värdena från analysen i finita elementprogrammet COMSOL. Resultatet från COMSOL matades in i den applikation i Excel som var framtagen av Flooré. Med hjälp av applikationen erhölls optimala framledningstemperaturer på vattnet och effekt per kvadratmeter i vid tre olika värmeeffektbehov där wellpapp och EPS användes som golvskivematerial. Resultatet från applikationen på de olika golvvärmeskivorna jämfördes därefter med varandra. Slutsatserna som drogs var att lägre framledningstemperatur kunde sättas för wellpappskivan eftersom den distribuerade värmen från vattenledningarna bättre än EPSskivan. / An experiment has been carried out on an anisotropic underfloor heating panel in the material corrugated cardboard developed by Flooré AB. The company already has an underfloor heating panel in expanded polystyrene (EPS). It is also of interest to see if parameters such as supply temperature and energy consumption differ in a favourable way between the corrugated board and the EPS. That is, if the anisotropy can be beneficial. Measurements have been carried out on several test pieces in the material corrugated cardboard to determine the thermal conductivity in the different directions of the board. The measurements were analysed and λ-values at 10 °C were produced. The thermal conductivity of corrugated board in the different directions was highest in the direction with a higher mechanical strength value and a lower λ-value was given in the weaker directions. The values from the analysis were then used in the finite element program COMSOL. The results from COMSOL were entered into the application in Excel that was developed by Flooré. With the help of the application, optimal water supply temperatures and power per square meter were obtained with three different heat flow requirements. This was done for the different materials. The results from the application were then compared with each other. The conclusions that were drawn were that a lower supply temperature could be set for the corrugated board because it distributed the heat from the water pipes better than the EPS board.
|
3 |
Theoretical and Computational Studies on the Physics of Applied Magnetism : Magnetocrystalline Anisotropy of Transition Metal Magnets and Magnetic Effects in Elastic Electron ScatteringEdström, Alexander January 2016 (has links)
In this thesis, two selected topics in magnetism are studied using theoretical modelling and computational methods. The first of these is the magnetocrystalline anisotropy energy (MAE) of transition metal based magnets. In particular, ways of finding 3d transition metal based materials with large MAE are considered. This is motivated by the need for new permanent magnet materials, not containing rare-earth elements, but is also of interest for other technological applications, where the MAE is a key quantity. The mechanisms of the MAE in the relevant materials are reviewed and approaches to increasing this quantity are discussed. Computational methods, largely based on density functional theory (DFT), are applied to guide the search for relevant materials. The computational work suggests that the MAE of Fe1-xCox alloys can be significantly enhanced by introducing a tetragonality with interstitial B or C impurities. This is also experimentally corroborated. Alloying is considered as a method of tuning the electronic structure around the Fermi energy and thus also the MAE, for example in the tetragonal compound (Fe1-xCox)2B. Additionally, it is shown that small amounts (2.5-5 at.%) of various 5d dopants on the Fe/Co-site can enhance the MAE of this material with as much as 70%. The magnetic properties of several technologically interesting, chemically ordered, L10 structured binary compounds, tetragonal Fe5Si1-xPxB2 and Hexagonal Laves phase Fe2Ta1-xWx are also investigated. The second topic studied is that of magnetic effects on the elastic scattering of fast electrons, in the context of transmission electron microscopy (TEM). A multislice solution is implemented for a paraxial version of the Pauli equation. Simulations require the magnetic fields in the sample as input. A realistic description of magnetism in a solid, for this purpose, is derived in a scheme starting from a DFT calculation of the spin density or density matrix. Calculations are performed for electron vortex beams passing through magnetic solids and a magnetic signal, defined as a difference in intensity for opposite orbital angular momentum beams, integrated over a disk in the diffraction plane, is observed. For nanometer sized electron vortex beams carrying orbital angular momentum of a few tens of ħ, a relative magnetic signal of order 10-3 is found. This is considered realistic to be observed in experiments. In addition to electron vortex beams, spin polarised and phase aberrated electron beams are considered and also for these a magnetic signal, albeit weaker than that of the vortex beams, can be obtained. / <p>Felaktigt ISBN i den tryckta versionen: 9789155497149</p><p></p>
|
4 |
Anisotropic Muscle Phantoms for Shear Wave Elastography Assessment of the Levator Ani Muscle Properties / Anisotropiska muskelfantomer för utvärdering av levator ani-muskeln med skjuvvågselastografiKoxha, Bleona, Jova Martinez, Melissa January 2023 (has links)
Pelvic floor disorder is an emerging research area and is highlighted in many pelvic floor studies. Assessment methods for this type of injury are lacking and new methods for prevention and diagnosis are needed. Pelvic floor disorders are common among women and can lead to suffering for the patient. Levator ani muscle injuries are the main cause for pelvic floor disorders. This muscle group is an anisotropic skeletal muscle that helps support the pelvic viscera. Assessment of this muscle is difficult due to its complex geometry and location. Therefore, two muscle phantoms were constructed to mimic different properties of the levator ani muscle. The muscle phantoms provided more availability and a more controlled setting. The muscle phantoms were examined using ultrasound-based shear wave elastography which is an elastography method that can help determine the elasticity of tissue. A PVA-graphite phantom and a water-based gelatine-graphite phantom, both with fishing lines network as fibers for anisotropy, were constructed in this project. Shear wave elastography results of the PVA phantom indicated no anisotropy but visually resembled a muscle. Although not achieving anisotropy, the shear modulus of the PVA did match the shear modulus of skeletal muscle tissue. Shear wave elastography results of the gelatine phantom indicated anisotropy but visually did not resemble a muscle due to the low shear modulus of the gelatine. A 3D model of the female bony pelvis, that was provided for this project, was measured, and compared with reference value of previous study for future construction and 3D printing of the model. Results of measurements showed similarities between the 3D model and the female pelvis except for the sagittal outlet which had a deviant value. For future work, the muscle phantom can be developed by applying the complex geometry of the levator ani muscle, assembly of the muscle phantom, and the 3D rendering of the pelvis. The combination of these two parts provides a more complete phantom where shear wave elastography can be applied in the same way as in female patients. / Bäckenbottenbesvär är ett framväxande forskningsområde och lyfts fram i många bäckenbottenstudier. Bedömningsmetoder för denna typ av skador saknas och det behövs nya metoder för förebyggande och diagnostik. Bäckenbottenbesvär är vanliga bland kvinnor och kan leda till lidande för patienten. Levator ani muskelskador är den främsta orsaken till bäckenbottensjukdomar. Denna muskelgrupp är en anisotrop skelettmuskel som hjälper till att stödja inälvorna i bäckenet. Bedömning av denna muskel är svår på grund av dess komplexa geometri och läge. Därför konstruerades två muskelfantomer för att efterlikna olika egenskaper hos levator ani-muskeln. Muskelfantomerna gav mer tillgänglighet och en mer kontrollerad inställning. Muskelfantomerna undersöktes med hjälp av ultraljudsbaserad skjuvvågselastografi som är en metod som kan hjälpa till att bestämma vävnadens elasticitet. En PVA-grafitfantom och en vattenbaserad gelatin-grafitfantom, båda med fiskelinsnätverk som fibrer för anisotropi, konstruerades i detta projekt. Resultat från skjuvvågselastografi på PVA-fantomen indikerade ingen anisotropi, men liknade visuellt en muskel. Även då anisotropi inte uppnåddes, så matchade skjuvmodulen för PVA skjuvmodulen för skelettmuskelvävnad. Resultat från skjuvvågselastografi på gelatinfantomen indikerade anisotropi dock visade resultatet ingen visuell liknelse av en skelettmuskel på grund av gelatinets låga skjuvmodul. En 3D modell av bäckenbenet, som förseddes det här projektet, mättes och jämfördes med referensvärde av tidigare studie för framtid 3D friformsframställning av modellen. Resultat av mätningar visade på liknelser mellan 3D modellen och det kvinnliga bäckenbenet förutom sagittal outlet som hade ett avvikande värde. Inför fortsättning av det här projektet kan en utveckling av muskel fantomen ske genom applicering av den komplexa geometrin hos levator ani muskeln samt sammansättning av muskel fantomen och 3D framställningen av bäckenbenet. Sammansättningen av dessa två delar ger en mer komplett fantom där skjuvvågselastografi kan appliceras på samma sätt som hos kvinnliga patienter. / Ja
|
5 |
RANS & WMLES Simulations of Compressor Corner SeparationPoulain, Arthur January 2019 (has links)
In axial compressor, corner separation phenomenon can occur between the blade surface and the hub. This leads to high total pressure losses, blockage and may worsen to surge. Various studies on NACA65-009 blade were previously performed experimentally and numerically to predict the corner separation. The LMFA showed that RANS simulations tend to overestimate it while the Wall-Resolved LES (WRLES) was able to well capture it. The conclusions drawn on RANS are validated here with another solver software. An extensive parametric study is performed on RANS which highlights the good performance of two non-linear turbulence models k − ω Wilcox QCR and EARSM k − kl for for predicting the topology and the intensity of corner separation. They are however very dependent on the mesh and the numerics. A Wall-Modeled LES (WMLES) is then computed. It reproduces well the topology of the separation given by the experiments and predicts similar anisotropy to the WRLES. Nevertheless it shows high sensitivity to the level of turbulence close to the endwall and the boundary layer profile of the upstream flow. Finally, this confirms that the WMLES is a promising alternative to the WRLES in order to study the corner separation on more costly geometries (several blades for instance). / I axiell kompressor kan hörnseparationsfenomen uppstå mellan bladytan och navet. Konsekvenserna är stora totala tryckförluster och kompressor blockering. Olika studier på NACA65-009 bladet utfördes tidigare experimentellt och numeriskt för att förutsäga hörnseparationen. LMFA visade att RANS simuleringar tenderar att överskatta den hörnseparationen medan Vägg-Löst LES (WRLES på engelska) kunde fånga bra den. Slutsatserna som dras om RANS valideras här med en annan lösningsprogramvara. En omfattande parametrisk studie utförs på RANS som belyserde goda prestandan för två icke-linjära turbulensmodeller k − ω Wilcox QCRoch EARSM k − kl för att förutsäga topologin och intensiteten för hörnseparation. Dock är de mycket beroende av nät och numerik. En Vägg-Modell LES (WMLES på engelska) beräknas sedan. Det reproducerar väl topologin för separationen som ges av experimenten och förutsäger liknande anisotropi som WRLES. Dock visar det hög känslighet för turbulensnivån nära ändväggen och gränsskiktsprofilen för uppströmsflödet. Slutligen bekräftar detta att WMLES är ett lovande alternativ till WRLES för att studera hörnseparationen på dyrare geometrier (till exempelflera blad).
|
6 |
Exploiting Fermi Surface Anisotropy for Low-Dissipation Interconnects: A Study on Niobium Phosphide / Utnyttjande av Fermiytans anisotropi för låg-dissipativa förbindelser: En studie på niobiumfosfidMariani, Gianluca January 2024 (has links)
The increasing energy consumption of ICT technologies, driven by the rise in AI and data processing, requires the development of low-dissipation interconnects. This thesis addresses the challenge of increased resistivity in chip interconnects due to miniaturization, which stems from enhanced electron scattering at the boundaries. The study focuses on the anisotropy in the Fermi surface as a strategy to mitigate resistivity increase. Experimental methods, including the fabrication of devices made from niobium phosphide (NbP) using focused ion beam (FIB) techniques, are employed. Theoretical models predict that materials with an anisotropic Fermi surface can minimize resistivity by aligning electron velocities with the transport direction. Experimental results confirm significant anisotropy in the transport properties of NbP at reduced dimensions, validating the theoretical predictions. The findings suggest that exploiting Fermi surface anisotropy is a promising approach for developing low-dissipation interconnects, potentially contributing to the continued scaling of integrated circuits and reducing power consumption in ICT applications. / Den ökande energiförbrukningen hos IKT-teknologier, driven av ökningen inom AI och databehandling, kräver utvecklingen av lågförlustiga förbindelser. Denna avhandling tar upp utmaningen med ökad resistivitet i chipförbindelser på grund av miniatyrisering, vilket beror på ökad elektronsspridning vid gränsytorna. Studien fokuserar på anisotropin i Fermi-ytan som en strategi för att minska resistiviteten. Experimentella metoder, inklusive tillverkning av enheter gjorda av niobiumfosfid (NbP) med hjälp av fokuserad jonstråleteknik (FIB), används. Teoretiska modeller förutspår att material med en anisotrop Fermi-yta kan minimera resistiviteten genom att anpassa elektronernas hastigheter med transport riktningen. Experimentella resultat bekräftar betydande anisotropi i transportegenskaperna hos NbP vid reducerade dimensioner, vilket validerar de teoretiska förutsägelserna. Resultaten antyder att utnyttjandet av Fermi-yta anisotropi är ett lovande tillvägagångssätt för att utveckla lågförlustiga förbindelser, vilket potentiellt kan bidra till fortsatt skalförändring av integrerade kretsar och minska energiförbrukningen i IKT-applikationer.
|
7 |
Calibrating Constitutive Models Using Data-Driven Method : Material Parameter Identification for an Automotive Sheet MetalHaller, Anton, Fridström, Nicke January 2024 (has links)
The automotive industry is reliant on accurate finite element simulations for developing new parts or machines and to achieve this, accurate material models are essential. Material cards contain input about the material model, and are significant; however, time-consuming to calibrate with traditional methods. Therefore a newer method involving Machine Learning (ML) and Feed-Forward Neural Networks (FFNN) is studied in the thesis. The direct application of calibration with FFNN has never been applied to calibrate the Swift hardening law and Barlat yield 2000 criteria, which is done in this thesis. All steps for calibration are performed to achieve a high-fidelity database capable of training the FFNN. The outline of the thesis involves four different phases; experiments, simulations, building the high-fidelity database, and building and optimizing the FFNN. The experiment phase involves tensile testing of three different types of specimens in three material directions with Digital Image Correlation (DIC) to capture local strain. The simulation phase is to replicate all the experiments in LS-DYNA and perform finite element simulation. The finite element models are simulated 100 times and, respectively, 1000 times with different material parameters within a specific range. This range has a lower and upper bound that covers the experimental results. The database phase involves extracting the data from a huge amount of simulations and then extracting the key characteristics from the force-displacement curve. The last phase is building the FFNN and optimizing the network to find the best parameters. It’s first optimized based on Root Mean Square Error (RMSE) and then points from the Swift hardening curve and Barlat yield 2000 criteria are compared with experimental points. The result shows that the FFNN with the high-fidelity database can predict material parameters with an accuracy of over 99 % for the hardening law at the points chosen for optimization and the anisotropy parameters are optimized to 97 % accuracy for the yielding points and Lankford coefficients. The thesis concludes that the FFNN can accurately predict the material parameters with real experimental data. The effectiveness of using this method is significantly faster than traditional methods because only one type of test is needed. / Bilindustrin är beroende av trovärdiga och noggranna finita element simuleringar för utveckling av nya komponenter eller maskiner, och för det behövs noggranna materialmodeller. Materialkort innehåller information om materialmodellerna och är av stor betydelse, men är tidskrävande att kalibrera med traditionella metoder. Därför är en ny metod som involverar Maskininlärning (ML) och Feed-Forward Neurala Nätverk (FFNN) undersökt i avhandlingen. Applikationen av att kalibrera med FFNN har aldrig blivit undersökt för ”Swift hardening law” och anisotropi kriteriet ”Barlat yield 2000”. Alla steg för att kalibrera materialet är utförda för att uppnå en högkvalitativ databas som är kapabel att träna ett FFNN. Arbetets översikt involverar fyra faser som är; experiment, simulationer, databasensuppbyggnad och utvecklingen samt optimeringen av FFNN. Experimentfasen involverar dragprov för tre olika geometrier i tre materialriktningar tillsammans med Digital Image Correlation (DIC) för att fånga lokala töjningspunkter. Simulationsfasen går ut på att replikera experimentfasen genom finita element simuleringar i LS-DYNA. Finita element modellerna är simulerade 100 respektive 1000 gånger med olika materialparametrar inom ett specifikt intervall med en övre och undre gräns som ska täcka experimentdatan. Databasfasen handlar om att extrahera data från de massiva antalet simuleringar och extrahera nyckelbeteenden från kraft-förflyttningskurvan. Den sista fasen är att bygga FFNN och optimera för att hitta bästa möjliga parametrar. Det är först optimerat baserat på Root Mean Squared Error (RMSE) och sedan punkter från Swift härdningskurvan och beteenden genererat från Barlat yield 2000 som är jämförda med experimentella värden som Lankfordkoefficienter och sträckgränser för rullningsriktningarna. Resultatet visar att ett FFNN med en högkvalitiativ databas kan estimera materialparametrar med en noggrannhet över 99 % för härdningskurvan för jämförelsepunkterna och med en 97 % noggrannhet för anisotropipunkterna som Lankfordkoefficienter och sträckgränser i rullningsriktningarna. Exjobbet avslutas med att dra slutsatsen att FFNN kan estimera riktiga materialparametrar med en viss noggrannhet. Effektiviteten av att använda metoden är betydligt snabbare än traditionella metoder eftersom det endast tar några sekunder att estimera parametrarna när datan är extraherad och enbart en typ av test behövs.
|
8 |
On multilayered system dynamics and waves in anisotropic poroelastic mediaParra Martinez, Juan Pablo January 2016 (has links)
The mechanical and acoustic anisotropy of media is a governing factor in the behaviour of multilayered systems including such media. The understanding of the mechanisms conditioning the dynamic behaviour of multilayered systems is of paramount importance. In particular, the intrinsic anisotropy of poroelastic media presents a potential for the optimal design of systems for multifunctional performances. Indeed, these multilayered systems are bound by stiffness, thermal and acoustic performance constraints in simultaneously. A plane wave method is presented to study the influence of material orientation in the dynamic behaviour of multilayered systems composed of anisotropic poroelastic media. The method is applied to a system composed of an anisotropic open-celled melamine foam core in between two metal sheets. This particular multilayered configuration allows to shed light on phenomena intrinsic to layers composed of anisotropic poroelastic materials, such as the frequency shift of the fundamental resonance of the panel, or the compression-shear coupling effects taking place in the poroelastic core layers. The latter phenomena is of particular importance, as it is evidenced on the unconventional polarisation of waves in anisotropic poroelastic media. Finally, the method is adapted to the optimisation of multilayered systems for acoustic performance. the design variables are consequently the core material orientations with respect to the global coordinate system. The solutions to the optimisation problem are analysed in terms of dynamic behaviour, thus allowing to correlate acoustic performance of the overall structure, and the response of each individual layer. / <p>QC 20161110</p>
|
9 |
Characterizing magnetic susceptibility and remanent magnetization of magnetite and hematite rich drill-core samples at Blötberget / Karaktärisering av magnetisk susceptibilitet och remanens hos magnetit och hematitrika borrkärnor från BlötbergetBjork, Andreas January 2018 (has links)
Laboratory magnetic measurements are used to develop a methodology to characterize the Kiruna-type Rare Earth Elements (REE) bearing apatite iron-oxide deposits at Blötberget in central Sweden. This high-grade ore deposit is known to have sharp boundaries between lens shaped main ore bodies of magnetite-rich ore, and a complex hematite-rich ore associated with pegmatites and skarn formation. The thesis covers laboratory magnetic measurements of 37 samples originating from eight drill cores and reference samples from previously mined area. It focuses on on-covering how the samples relate in terms of magnetic susceptibility, further its dependency on temperature, frequency, field and the orientation. The results are correlated with petrographic analysis previously performed on accompanying thin sections. The measurements show that magnetite with strong susceptibility contribution overshadow the hematite contribution in the samples. Transition changes in susceptibility are noticeable when crossing the Verwey temperature; -153°C, Curie temperature; 580°C and Néel temperature; 680°C. The Morin temperature appears at -60°C, or is missing. Linear relationships are identified between the magnitude difference in susceptibilities across transitions at high temperature and wt% magnetite and hematite have been identified. The Blötberget skarn and hematite-rich ore samples have a higher degree of susceptibility anisotropy than the other ore-types. Blötberget samples are dominated by multidomain characteristics in remanence, saturation and coercivity. High temperature measurements have shown that the magnetite is close to pure. The low temperature measurements suggest hematite is impure or bears a petrological footprint. The study also shows that rich iron ore samples sometimes can be at risk of being overlooked with standard methods of measuring susceptibility / Laboratorietekniska metoder kan användas som ett komplement till malmgeologi och geofysisk prospektering. I denna metodstudie karaktäriseras apatitjärnmalm från Blötberget, nära Grängesberg. En fyndighet bestående av linsformade malmkroppar rika på magnetit och ofta avskilda men komplexa hematitrika stråk. Studien är gjord 37 prover från totalt 8 borrkärnor, och lokaler som tillhörde produktion från gruvverksamhet under 1900-talet. Mätmetoderna fokuserar på att kartlägga malmens magnetiska egenskaper, och hur temperatur, frekvens, fältstyrka samt riktning påverkar dessa. Resultaten jämfördes med tidigare petrografisk studie av tillhörande tunnslip Resultaten visar att magnetit står för merparten av susceptibiliteten i proverna, men att även hematit kan urskiljas och kvantifieras. Temperaturberoende har påvisats vid övergångar för Verwey-temperatur; -153°C, Curie-temperatur; 580 °C, och Néeltemperatur; 680 °C. Den förväntade Morin-temperaturen vid -14°C, påträffades vid -60 °C eller saknas helt för flera av de hematitrika proverna. Magnetiskt anisotropa prover återfinns bland prover som identifierats som skarn eller hematitrika. Magnetisk granulometri visar karaktär av multidomäntyp med låg magnetisk coercivitet och hög satureringsförmåga. Högtemperaturmätningar av susceptibilitet visar på ren magnetit för prover från Blötberget. Samtidigt visar lågtemperaturemätningar att hematit sannolikt har inblandning av titanium eller bär på ett mer komplext förflutet. Studien visar också att det finns en risk i att enbart förlita sig på bulksusceptibilitet för prover rika på malm.
|
10 |
Anisotropic mechanical behaviors and microstructural evolution of thin-walled additively manufactured metalsYu, Cheng-Han January 2020 (has links)
Additive manufacturing (AM), also known as 3D printing, is a concept and method of a manufacturing process that builds a three-dimensional object layer-by-layer. Opposite to the conventional subtractive manufacturing, it conquers various limitations on component design freedom and raises interest in various fields, including aerospace, automotive and medical applications. This thesis studies the mechanical behavior of thin-walled component manufactured by a common AM technique, laser powder bed fusion (LPBF). The studied material is Hastelloy X, which is a Ni-based superalloy, and it is in connection to a component repair application in gas turbines. The influence of microstructure on the deformation mechanisms at elevated temperatures is systematically investigated. This study aims for a fundamental and universal study that can apply to different material grades with FCC crystallographic structure. It is common to find elongated grain and subgrain structure caused by the directional laser energy input in the LPBF process, which is related to the different printing parameters and brands of equipment. This thesis will start with the study of scan rotation effect on stainless steel 316L in an EOS M290 equipment. The statistic texture analysis by using neutron diffraction reveals a clear transition when different level of scan rotation is applied. Scan rotation of 67° is a standard printing parameter with intention to lower anisotropy, yet, the elongated grain and cell structure is still found in the as-built microstructure. Therefore, the anisotropic mechanical behavior study is carried out on the sample printed with scan rotation of 67° in this thesis. Thin-walled effects in LPBF are investigated by studying a group of plate-like HX specimens, with different nominal thicknesses from 4mm down to 1mm, and a reference group of rod-like sample with a diameter of 18mm. A texture similar to Goss texture is found in rod-like sample, and it becomes <011>//BD fiber texture in the 4mm specimen, then it turns to be <001> fiber texture along the transverse direction (TD) in the 1mm specimen. Tensile tests with the strain rate of 10−3 s−1 have been applied to the plate-like specimens from room temperature up to 700 ℃. A degradation of strength is shown when the sample becomes thinner, which is assumed to be due to the overestimated load bearing cross-section since the as-built surface is rough. A cross-section calibration method is proposed by reducing the surface roughness, and a selection of proper roughness parameters is demonstrated with the consideration of the calculated Taylor’s factor and the residual stress. The large thermal gradient during the LPBF process induces high dislocation density and strengthens the material, hence, the LPBF HX exhibits better yield strength than conventionally manufactured, wrought HX, but the work hardening capacity and ductility are sacrificed at the same time. Two types of loading condition reveal the anisotropic mechanical behavior, where the vertical and horizontal tests refer to the loading direction being on the BD and TD respectively. The vertical tests exhibit lower strength but better ductility that is related to the larger lattice rotation observed from the samples with different deformation level. Meanwhile, the elongated grain structure and grain boundary embrittlement are responsible for the low horizontal ductility. A ductile to brittle transition is traced at 700 ℃, so a further study with two different slow strain rates, 10−5 s−1 and 10−6 s−1, are carried out at 700 ℃. Creep damage is shown in the slow strain rates testing. Deformation twinning is found only in the vertical tests where it forms mostly in the twin favorable <111> oriented grain along the LD. The large lattice rotation and the deformation twinning make the vertical ductility remain high level under the slow strain rates. The slow strain rate tensile testing lightens the understanding of creep behavior in LPBF Ni-based superalloys. In summary, this thesis uncovers the tensile behavior of LPBF HX with different variations, including geometry-dependence, temperature-dependence, crystallographic texture-dependence and strain rate-dependence. The generated knowledge will be beneficial to the future study of different mechanical behavior such as fatigue and creep, and it will also enable a more robust design for LPBF applications. / Additiv tillverkning, eller 3D-utskrifter, är tillverkningsmetoder där man skapar ett tredimensionellt objekt genom att tillföra material lager for lager. Till skillnad från konventionella avverkande tillverkningsmetoder elimineras många geometriska begränsningar vilket ger större designfrihet och metoderna har därför väckt stort intresse inom en rad olika områden, inklusive flyg-, fordons- och medicinska tillämpningar. I denna avhandling studeras mekaniska egenskaper hos tunnväggiga komponenter tillverkade med en vanligt förekommande laserbaserad pulverbädds-teknik, laser powder bed fusion (LPBF). Det studerade materialet är Hastelloy X, en Ni-baserad superlegering som är vanligt förekommande for både nytillverkning och reparation av komponenter för gasturbiner. Inverkan av mikrostruktur på deformationsmekanismerna vid förhöjda temperaturer undersöks systematiskt. Detta arbete syftar till att ge grundläggande och generisk kunskap som kan tillämpas på olika materialtyper med en kubiskt tätpackad (FCC) kristallstruktur. Det är vanligt att man hittar en utdragen kornstruktur orsakad av den riktade tillförseln av laserenergi i LPBF-processen, vilket kan relateras till olika processparametrar och kan variera mellan utrustningar frän olika leverantörer. Denna avhandling inleds med studien av effekten av scanningsstrategi vid tillverkning av rostfritt stål 316L i en EOS M290-utrustning. En statistisk texturanalys med hjälp av neutrondiffraktion påvisar en tydlig övergång mellan olika mikrostrukturer när olika scanningsstrategier tillämpas. En scanningsrotation på 67 mellan varje lager är en typisk standardinställning med avsikt att sanka anisotropin i materialet, dock finns den utdragna kornstrukturen oftast kvar. I denna avhandling studeras därför de anisotropa egenskaperna hos material tillverkade med 67 scanningsrotation. Effekten av tunnväggiga strukturer i LPBF undersöks genom att studera en uppsättning platta HX-prover, med olika nominella tjocklekar från 4 mm ner till 1 mm, samt en referensgrupp med cylindriska prov med en diameter på 18 mm. Kristallografisk textur som liknar den av Goss-typ återfinns i de cylindriska proverna vilket gradvis övergår från en fibertextur med <011> i byggriktningen for 4mm-proven till en fibertextur med <001> i tvärriktningen for 1mm-proven. Dragprovning med en töjningshastighet på 10−3 s−1 har utförts på de platta provstavarna från rumstemperatur upp till 700 ℃. En sänkning av styrkan uppvisas när proven blir tunnare, vilket kan antas bero på att det lastbarande tvärsnittet överskattas på grund av den grova ytan. En metod för tvärsnittskalibrering föreslås genom att kompensera for ytråheten, och valet av lämplig ytfinhetsparameter motiveras med hänsyn till den beräknade Taylor-faktorn och förekomsten av restspänningar. Den stora termiska gradienten som uppstår for LPBF-processen inducerar en hög dislokationstäthet vilket höjer materialets styrka och följaktligen uppvisar LPBF HX högre sträckgräns an konventionellt tillverkad, smidda HX, men förmågan till deformationshårdnande samt duktiliteten i materialet sänks samtidigt. Tester utförda i två olika belastningsriktningar, vertikalt respektive horisontellt mot byggriktningen, demonstrerar det anisotropiska mekaniska beteendet. De vertikala testerna uppvisar lägre hållfasthet men bättre duktilitet vilket kan relateras till en större benägenhet for kristallstukturen att rotera när deformationsgraden ökar. Samtidigt är den utdragna kronstukturen ansvarig for den lägre duktiliteten for de horisontella proverna. En övergång från ett duktilt till ett mer sprött beteende noterades vid 700 ℃, och därför initierades ytterligare en studie där tester med två lägre töjningshastigheter, 10−5 s−1 och 10−6 s−1, utfördes vid 700 ℃. Det kan noteras att krypskador återfinns i tester med en långsam deformationshastighet och deformationstvillingar uppstår endast i de vertikala provstavarna där det främst bildas tvillingar i korn orienterade med <111> riktningen längs belastningsriktningen. Den stora förmågan till rotation i kristallstrukturen och deformationstvillingarna bidrar till att den vertikala duktiliteten förblir hög även i testerna med en låg deformationshastighet. Testerna med en långsam draghastighet bidrar därför till en bättre förståelse av krypbeteendet i LPBF Nibaserade superlegeringar. Sammanfattningsvis så bidrar denna avhandling till bättre förståelse av de mekaniska egenskaperna hos LPBF HX i olika utföranden och förhållanden, inklusive geometriberoende, temperaturberoende, deformationshastighetsberoende samt inverkan av kristallografisk textur. Den genererade kunskapen kommer att vara till stor nytta vid fortsatta studier av olika mekaniska egenskaper som utmattning och kryp, samt bidrar till att möjliggöra en mer robust design for LPBF-tillämpningar.
|
Page generated in 0.071 seconds